Vindkraftens Pris Samfundsøkonomiske omkostninger ved udbygning af vindkraft

Transkript

1 Downloaded from orbit.dtu.dk on: Feb 19, 2017 Vindkraftens Pris Samfundsøkonomiske omkostninger ved udbygning af vindkraft Busk, Rico ; Larsen, Anders ; Munksgaard, Jesper ; Nielsen, Lise Skovsgaard; Nielsen, Uffe ; Pade, Lise- Lotte; Mulvad Jeppesen, Lykke ; Olsen, Cecilie Publication date: 2007 Document Version Også kaldet Forlagets PDF Link to publication Citation (APA): Busk, R., Larsen, A., Munksgaard, J., Nielsen, L. S., Nielsen, U., Pade, L-L.,... Olsen, C. (2007). Vindkraftens Pris: Samfundsøkonomiske omkostninger ved udbygning af vindkraft. Environmental Assessment Institute. General rights Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal? If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.

2 Vindkraftens pris Samfundsøkonomiske omkostninger ved udbygning af vindkraft Vindkraftens pris - Samfundsøkonomiske omkostninger ved udbygning af vindkraft Juni 2007

3

4 07 Vindkraftens pris Samfundsøkonomiske omkostninger ved udbygning af vindkraft Juni 2007

5 Journal nr.: IMV ISBN: Forfattere: Rico Busk (IMV), Anders Larsen (IMV), Jesper Munksgaard (AKF), Lise Skovsgaard Nielsen (IMV), Uffe Nielsen (IMV), Lise-Lotte Pade (IMV), Lykke Mulvad Jeppesen (IMV), Cecilie Olsen (IMV) Udgivet: Juni , Institut for Miljøvurdering For mere information, kontakt venligst: Institut for Miljøvurdering Amaliegade 44 DK-1256 København K Danmark Tlf imv@imv.dk Efter 1. juli 2007 kontakt venligst: De Økonomiske Råds Sekretariat Amaliegade 44 DK-1256 København K Danmark Tlf Fax dors@dors.dk

6 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering Indholdsfortegnelse Resume 3 Summary 9 1. Introduktion og formål Formål Beregningsmetode i dette studie Afgrænsning og forudsætninger Rapportens opbygning 22 Del I: Baggrund Den historiske vindkraftudbygning globalt og i Danmark Udviklingen i global kapacitet Udviklingen i de ti førende lande Udviklingen i Danmark Vurdering af den danske udvikling Det danske og nordiske el-system Kapacitet, produktion og forbrug Det Nordiske marked, Nordpool Integration af el-system og el-marked i denne rapport 34 Del II: Samfundsøkonomisk analyse af vindkraftudbygning ing Samfundsøkonomisk analyse i dette studie Hvorfor endnu et studie om vindkraftens samfundsøkonomi? Hvilke samfundsøkonomiske omkostninger undersøges i IMV s analyse? Omkostninger relateret til investeringsforløbet Samfundsøkonomisk omkostningsanalyse Resultater af centrale beregninger Diskussion: Omkostningerne stiger med øget udbygning Diskussion: Effekter på CO2-udledning og el-prisen Diskussion: Sammenligning af vind og biomasse Diskussion: Forudsætningernes betydning for resultaterne Følsomhedsberegninger Samfundsøkonomisk diskonteringsrate Følsomhedsberegning: Brændselspriser og CO2-kvotepriser Følsomhedsberegning: vindmøllepriser Opsamling Øvrige fordele og omkostninger ved vindkraftudbygning Miljøfordele Øvrige fordele Øvrige omkostninger 72 Del III Barrierer og virkemidler Barrierer og virkemidler Aktøranalyse 77 1

7 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni Barrierer: Hvorfor er vindkraftudbygningen gået i stå? Styringsmidler til at fremme vindkraft Konklusion 95 Tak til 99 Litteraturliste 101 Bilag 1: deltagere i IMV s interviewundersøgelse 105 Tidligere IMV rapporter 106 2

8 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering Resume Denne rapport er udarbejdet for at medvirke til et forbedret beslutningsgrundlag for energipolitiske beslutninger, herunder især Danmarks mål for vedvarende energi og vindkraft. Rapporten giver et bud på, hvor store de samfundsøkonomiske omkostninger er ved en udbygning af dansk vindkraft til henholdsvis 30, 40 og 50 % af el-forbruget i Rapporten analyserer desuden barrierer og virkemidler for udbygning af dansk vindkraft. Hovedanalysen er en samfundsøkonomisk omkostningsanalyse, der bl.a. indeholder omkostninger til investeringer, infrastruktur og skatteforvridningstab. Rapporten er blevet til med bidrag fra EA Energianalyse A/S, som har udarbejdet en omfattende analyse af aktørerne i el-markedet og omkostningerne til infrastrukturen på området (Ea Energianalyse 2007c). Derudover har Jesper Munksgaard, AKF, bidraget med ekspertstøtte. Baggrund De nuværende og kommende mål om at reducere udledningen af drivhusgasser har givet øget fokus på vedvarende energi og vindkraft som et middel til at opnå målene. EU har et mål om at 20 % af EU s energibehov skal dækkes af vedvarende energi i 2020 (Europakommissionen 2007), og i Regeringens energiudspil (Regeringen 2007) er målet 30 % vedvarende energi af det totale energiforbrug i Det hedder i udspillet, at et skridt på vejen mod 30 % vedvarende energi af det totale energiforbrug eksempelvis ville kunne ske med en udbygning af vindkraften, så den dækker omkring 50 % af det danske el-forbrug. Opsætningen af vindmøller i Danmark er stagneret i perioden med en nettotilvækst på omkring 20 MW om året, jf. figur 1. Det er derfor et væsentligt spørgsmål, hvilke tiltag der i givet fald er nødvendige for at få opfyldt målsætningerne. Det er ligeledes et væsentligt spørgsmål, hvad de samfundsøkonomiske konsekvenser er, af en udbygning fra de nuværende 23 % af el-forbruget. 3

9 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 Figur 1 Installeret ny vindenergikapacitet i Danmark ( ) MW installeret Havmøller Landmøller Kilder: Baseret på (Danmarks Vindmølleforening 2006; Energistyrelsen 2007) Omkostningsanalyse af udbygget vindkraft I denne rapport analyseres de væsentligste samfundsøkonomiske omkostninger ved udbygningen af dansk vindkraft til hhv. 30, 40 og 50 procent af det danske elforbrug i Derudover beregnes de væsentligste miljøfordele ved en udbygning, suppleret med en beskrivelse af øvrige mulige fordele. Analysen i denne rapport er dermed ikke en komplet samfundsøkonomisk opgørelse af fordele og ulemper ved vindkraftudbygning, men først og fremmest en konsekvensberegning af de potentielle omkostninger ved udbygningen af vindkraft. Som tillæg til omkostningsanalysen har vi i rapporten analyseret barrierer for udbygningen af dansk vindkraft med fokus på finansielle barrierer. Derudover diskuterer rapporten fordele og ulemper ved eksisterende virkemidler til at fremme udbygningen. Ny viden i denne rapport Som noget nyt i sammenligning med eksisterende samfundsøkonomiske analyser af vindkraft i Danmark bidrager denne analyse med analyse af: de enkelte aktørers investeringsadfærd og de samfundsøkonomiske konsekvenser heraf det danske el-marked som en del af et større nordisk el-marked omkostninger forbundet med udbygning af el-infrastruktur, der er nødvendig i forhold til vindkraft-udbygning 4

10 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering det samfundsøkonomiske skatteforvridningstab ved det nødvendige støttesystem for udbygningen af vindkraften. en sammenligning af de samfundsøkonomiske omkostninger ved at nå flere forskellige mål for vindkraftandelen Dermed kan man analysere og konkludere på forskelle imellem de enkelte aktørers adfærd på markedet og de samfundsøkonomiske konsekvenser heraf. Ydermere kan man identificere hvilket støttebehov der er nødvendigt for at nå forskellige mål. Begrænsninger ved analysen Den centrale analyse bygger på en simulering af aktørernes adfærd på det nordiske el-marked (i el-markedsmodellen Balmorel). Vi har dermed taget højde for dynamiske effekter i el-markedet. Dog indgår mere overordnede makroøkonomiske effekter (eksempelvis beskæftigelse, eksport og effekter på øvrige sektorer i økonomien) ikke i større omfang. Fx er skatteforvridning estimeret ud fra en standardantagelse om en skatteforvridningsfaktor på 20 %. I modelsimuleringen er det nødvendigt at foretage valg om forudsætninger og afgrænsninger, som influerer på resultatet af den samfundsøkonomiske omkostningsanalyse. Betydningen af en række af disse forudsætninger og antagelser er analyseret ved hjælp af følsomhedsanalyser. Hovedresultater Rapportens resultat gengives i det følgende i kort form. For en mere detaljeret baggrund for resultaterne, herunder de væsentligste antagelser og forudsætninger henvises til selve rapporten. Øget udbygning kan nås med lille stigning i støtten Det nuværende støtteniveau på ca. 12 øre/kwh bør alt andet lige være tilstrækkeligt til at 40 % af det danske el-forbrug dækkes af vindkraft i Regeringens målsætning om at nå ca. 50 % af el-forbruget fra vindkraft i 2025 kan formentlig nås med støtte på 9-18 øre/kwh, hvilket ikke er væsentligt forskelligt fra det nuværende støtteniveau på ca. 12 øre/kwh til landvindmøller og de ca. 18 øre/kwh som svarer til støtteniveauet på de planlagte havvindmøller. Stagneret udbygning skyldes ikke kun manglende støtte Den aktuelle stagnering i udbygning med vindkraft i Danmark kan ikke kun forklares med manglende støtte (udover de nuværende ca. 12 øre/kwh), men skyldes måske i højere grad bedre alternative investe- 5

11 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 ringsmuligheder i vore nabolande med bedre støtteordninger, midlertidigt høje priser på vindmøller, administrative barrierer og evt. strategisk investor-adfærd, Man kan dog ikke forvente investeringer i vindkraft i Danmark indtil 2025 uden støtte. De samlede omkostninger stiger med andelen af vind De samfundsøkonomiske omkostninger ved en udbygning på 50 % af elforbruget fra vindkraft er beregnet til ca. 5,9 mia. kr. (nutidsværdi i 2006 priser ved 3 % diskontering). Heri er der ikke medregnet miljøfordele og øvrige fordele ved vindkraften. Ved en udbygning på i stedet 30 og 40 % forventes de samfundsøkonomiske omkostninger at være henholdsvis ca. 0,3 og 1,9 mia. kr. Stigningen i omkostningerne ved højere mål for vindkraftens andel af elforbruget skyldes primært samfundsøkonomiske omkostninger til støttesystem (skatteforvridning) samt omkostninger til ændring af den danske el-infrastruktur, så de større mængder vindkraft kan håndteres. Figur 2 Samfundsøkonomiske omkostninger ved henholdsvis 30, 40 og 50 % vindkraft Omkostninger Mia kr (NPV) Etablerings- og driftsomkostninger Infrastruktur Omkostninger til støttesystem Totale omkostninger = sum af øvrige % 40% 50% -2-3 Beregningsforudsætninger: 3 % diskontering, CO 2-kvotepris på 150 kr./ ton, oliepris på 50 US$/tønde, privat afkastkrav på 12 % og vindmøllepriser falder over tid. 6

12 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering Miljøfordelene modsvarer omkostninger ved 30% og 40% Udbygning til 30, 40 og 50 % giver miljøfordele i størrelsesorden mellem 0,5 til 2,9 mia. kr. Et mål på 30 % af el-forbruget fra vindkraft kan, selv uden at øvrige mulige fordele inddrages, forventes at give samfundsøkonomisk overskud på mellem 0,1 og 0,9 mia. kr. Resultatet ændrer sig for et 40 og 50 % vindkraftmål. For en udbygning til 50 % modsvares de samfundsøkonomiske omkostninger på 5,9 mia. kr. af miljøfordele på 1,0 til 2,9 mia. kr., mens de samfundsøkonomiske konsekvenser af en udbygning til 40 % bliver i størrelsesordenen 1,2 mia. kr. (omkostning) til en fordel på 0,1 mia. kr. (nutidsværdi i 2006 priser ved 3 % diskontering). Her er det dog vigtigt at understrege, at analysen ikke kigger på samtlige mulige fordele ved vindkraftudbygning. Store miljøfordele i nabolande Vindkraftudbygningen har ikke kun konsekvenser for SO2 og NOx udledningen i Danmark. SO2 og NOx fordelene i vores nabolande som en konsekvens af den danske udbygning med vind beløber sig til omkring 6-17 mia. kr. (NV) i 50% scenariet mod omkostninger på 6 mia. kr. Dvs. miljøfordelene overstiger omkostningerne i en nordisk afgrænsning af samfundsøkonomien. CO 2 reduktion eksporteres til nabolande Et af hovedformålene ved at dække 50 % af el-forbruget med vindkraft i 2025 er at opfylde Danmarks internationale forpligtelser til at nedbringe CO 2-udslippet. Beregningerne i denne rapport viser dog, at man kun kan forvente et begrænset bidrag til opfyldelse af CO 2-reduktionsmål ved udbygning med dansk vindkraft. Dette skyldes, at Danmark forventes at blive eksportør af el ved indfasning af store mængder vindkraft i det danske el-system. Danmark eksporterer så at sige CO2- gevinsten til andre lande i det nordiske el-marked. Den væsentligt større mængde vindkraft i systemet i 50 % scenariet forventes at medføre en dansk CO2 reduktion på 1,4 millioner tons (i forhold til reference scenariet). Den samlede nordiske CO2 reduktion forventes at blive ca. 4 gange højere end den danske. 7

13 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 Figur 3 Beregnet CO 2-udslip fra el- og fjernvarmeproduktionen i Danmark med og uden 50% el fra vind. Kilde: Ea Energianalyse (2007c) Lille stigning i el-prisen Betydningen for danskernes el-regning i 2025 af en udbygning af vindkraften til 50 % af el-forbruget forventes at blive ca. 3,3 øre/kwh. Dette svarer til, at en gennemsnitlig husstand (forbrug: MW) får en merudgift på 130 kr. om året i 2025 (faste priser, 2006). For 30 og 40 % udbygningen bliver effekten henholdsvis 2,3 og 2,1 øre/kwh svarende til henholdsvis 92 og 84 kr. per husstand i Usikkerheder Der er i analysen foretaget følsomhedsberegninger på en række af de centrale forudsætninger i analysen. Disse viser en relativ lille effekt af en ændret diskonteringsrate (fra 3 til 6%). Resultaterne i den nordiske afgrænsning af omkostninger og gevinster er dog følsom overfor valg af diskonteringsrate. Endvidere er resultaterne følsomme overfor alternative forudsætninger om brændsels- og CO 2- kvotepriser samt prisudviklingen på vindmøller. 8

14 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering Summary This report was prepared in order to inform the basis for making energy policy decisions, particularly in with respect to Denmark s goals for renewable energy and wind power. The report estimates the socio-economic costs of expanding Danish wind power to a share of 30, 40 and 50%, respectively, of the electricity consumption by The report also analyses barriers to and instruments for the expansion of Danish wind power. The main analysis is a socio-economic cost analysis which includes, among other factors, costs of investments, infrastructure and tax distortion losses. The report includes contributions from EA Energianalyse A/S that has prepared a comprehensive analysis of the actors on the electricity market and the costs of the infrastructure in the area. Jesper Munksgaard, AKF, has also contributed expert assistance. Background The existing and future goals set for reduction of greenhouse gas emissions has increased the focus on renewable energy and wind power as a means to achieve the goals. The EU aims for 20% of the EU energy requirements to be met from renewable sources by 2020 (European Commission 2007), and the goal in the Danish Government s energy initiative (Government 2007) is that renewable energy should account for 30% of the total energy consumption by The initiative argues that a step towards reaching a level of renewable energy of 30% of the total energy consumption could, for instance, be an expansion of wind power in order for it to cover some 50% of the Danish electricity consumption. The establishment of wind turbines in Denmark stagnated in the period with a net growth of approx. 20 MW a year, cf. figure 1. Therefore, identification of the measures that will be necessary for realising the objectives remains an important issue. Another, similarly important, issue is what the socio-economic consequences will be of an expansion from the current 23% of electricity consumption. 9

15 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 Figure 1 New wind energy capacity installed in Denmark ( ) MW installeret Havmøller Landmøller Havmøller = Offshore turbines. Landmøller = Land turbines Sources: (Danmarks Vindmølleforening 2006; Energistyrelsen 2007) Cost analysis of deployed wind power This report analyses the most significant socio-economic costs of expanding Danish wind power to 30, 40 and 50 percent, respectively, of the Danish electricity consumption by In addition, the most essential environmental benefits of expansion are calculated, supplemented by a description of other possible benefits. The analysis in this report does consequently not embody a complete socioeconomic statement of pros and cons of wind power expansion, but primarily an impact analysis of the potential costs of wind power expansion. As a supplement to the cost analysis, we have analysed barriers to the expansion of Danish wind power in the report, with focus on financial barriers. The report also discusses pros and cons of existing instruments for promoting expansion. New knowledge in this report As a new feature compared to existing socio-economic analyses of wind power in Denmark, this analysis contributes with analysing: the investment behaviours of the individual actors and the related socioeconomic consequences; the Danish electricity market as a part of a larger Nordic electricity market; costs related to the necessary expansion of electricity infrastructure in relation to wind power expansion; the socio-economic tax distortion loss suffered through the necessary support system for the wind power expansion; 10

16 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering a comparison of the socio-economic costs of reaching several different goals for the share of wind power. This facilitates an analysis and conclusion on differences between the behaviours of individual actors in the market and the related socio-economic consequences. Furthermore, it becomes possible to identify the support level required to reach different goals. Limits to the analysis The central analysis is based on a simulation of the actors behaviours in the Nordic electricity market (in the Balmorel electricity market model). Thereby, we have taken dynamic effects in the electricity market into account. More overall, macro-economic impacts (for instance employment, export and effects on other sectors in the economy) are not, however, included to any major extent. Tax distortion, for instance, is estimated based on a standard assumption of a tax distortion factor of 20%. In the model simulation, it is necessary to make choices of presumptions and delimitations which affect the result of the socio-economic cost analysis. The impact of a number of these presumptions and assumptions have been analysed by means of sensitivity analyses. Main results The results of the report are presented briefly in the following. Please see the actual report for a more detailed background for the results, including the most important assumptions and presumptions. Increased expansion is possible sible with small rise in support The current support level of approx. DKK 0.12/kWh should, ceteris paribus, be sufficient for wind power to cover 40% of the Danish electricity consumption by The government s objective of reaching a wind power share of approx. 50% of the electricity consumption by 2025 may well be fulfilled at support levels from DKK /kWh, which is not materially different from the current support level of approx. DKK 0.12/kWh for land turbines and approx. DKK 0.18/kWh which corresponds to the support level for the planned offshore turbines. Stalled expansion not only due to lack of support The current stagnant wind power expansion in Denmark cannot be explained by lack of support alone (in addition to the current approx. DKK 0.12/kWh), but may to a greater extent be attributable to better alterna- 11

17 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 tive investment opportunities in our neighbouring countries with better support schemes, temporarily high wind turbine prices, administrative barriers and possibly strategic investor behaviour. However, wind power investments in Denmark without support cannot be expected until Overall costs rise with the share of wind power The socio-economic costs of expanding electricity consumption from wind power to 50% are calculated to make up approx. DKK 5.9 billion (present value in 2006 prices with 3% discounting). This does not include environmental benefits and other advantages of wind power. In case of expansion to 30 and 40% instead, the respective socioeconomic costs are expected to be approx. DKK 0.3 and 1.9 billion. The cost increase for higher targets for the wind power share of the electricity consumption is primarily attributable to socio-economic costs of the support scheme (tax distortion) and costs of changing the Danish electricity infrastructure so as to allow for handling of the larger amounts of wind power. Figure 2 Socio-economic costs of 30, 40 and 50% wind power Costs DKK bill. (NPV) Costs of establishment and operation Cost of intrastructure Cost of support system Total costs = sum of rest % 40% 50% -2-3 Calculation assumptions: 3% discounting, CO2 quota price of DKK 150/tonne, oil price of USD 50/barrel, private return on investment requirements of 12% and decreasing wind turbine prices over time. 12

18 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering The environmental benefits match the costs at 30 and 40%. An expansion to 30, 40 and 50% will give environmental benefits of between DKK 0.5 and 2.9 billion. A target for 30% of the electricity consumption to derive from wind power may, even without including other possible benefits, be expected to give a socio-economic surplus of between DKK 0.1 and 0.9 billion. The result will be different for wind power targets of 40% and 50%. For an expansion to 50%, the socio-economic costs of DKK 5.9 billion are counterbalanced by environmental benefits of DKK 1.0 to 2.9 billion, whereas the socio-economic consequences of an expansion to 40% will be around DKK 1.2 billion (cost) for a benefit of DKK 0.1 billion (present value in 2006 prices and 3% discounting). However, in this context it is important to emphasise that the analysis does not look at all possible benefits of wind power expansion. Great environmental benefits in neighbouring countries Wind power expansion will not only affect SO2 and NOx emissions in Denmark. The SO2 and NOx benefits in our neighbouring countries that will arise as a result of increased Danish wind power deployment amounts to around DKK 6-17 billion (NV) in the 50% scenario against costs of DKK 6 billion. This means that the environmental benefits exceed the costs in a Nordic socio-economic delimitation. CO 2 reduction exported to neighbouring countries One of the primary objectives of covering 50% of the electricity consumption with wind power by 2025 is to satisfy Denmark s international commitment to reduce CO 2 emissions. The calculations in this report show, however, that only a limited contribution to satisfying CO 2 reduction targets can be expected from an expansion of Danish wind power. The reason is that Denmark is expected to export electricity when large amounts of wind power are phased into the Danish electricity system. Put differently, Denmark exports the CO 2 gain to other countries in the Nordic electricity market. The significantly larger amount of wind power in the system in the 50% scenario is expected to result in a Danish CO 2 reduction of 1.4 million tonnes (compared to the reference scenario). The aggregate Nordic CO 2 reduction is expected to be about four times higher than the Danish one. 13

19 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 Figure 3 Calculated CO 2 emissions from electricity and district heating production in Denmark with and without 50% wind power-generated electricity Small increase in price of electricity The effect on the Danes electricity bill in 2025 of an expansion of wind power to 50% of the electricity consumption is expected to be approx. DKK 0.033/kWh This corresponds to an annual additional expense for an average household (consumption: 4,000 MW) of DKK 130 in 2025 (fixed prices, 2006). For the 30 and 40% expansion, the effect will be DKK and 0.021/kWh, respectively, corresponding to DKK 92 and 84 per household in Uncertainties Sensitivity calculations have been made for a number of the key presumptions of the analysis. The calculations show that a changed discount rate has a comparatively small effect (from 3 to 6%), except in the Nordic delimitation. The results are sensitive to alternative presumptions about fuel and CO 2 quota prices and price developments for wind turbines. 14

20 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering 1. Introduktion og formål Den politiske fokus på vindkraft er skærpet i løbet af 2006 og første halvår af Der ser ud til at være politisk enighed om, at der skal gang i vindmølleudbygningen i Danmark igen. Udviklingen fra 2004 og frem til i dag, hvor opsætningen af ny vindkraftskapacitet stort set er gået i stå, skal vendes. Det er budskabet i både Regeringens og Socialdemokraternes energiudspil (Regeringen 2007; Socialdemokraterne 2006). Motivationen for udbygningen skal delvist findes i et overordnet mål om at øge andelen af vedvarende energi i det danske bruttoenergiforbrug. Der er altså et politisk ønske om at øge produktionen af el fra vindmøller i det danske el-system, så den dækker mere end de nuværende ca. 19 % af det danske el-forbrug. Regeringen giver et eksempel på en fordobling af den nuværende vindmøllekapacitet på godt MW frem mod 2025 i sit energiudspil, mens Socialdemokraterne har spillet ud med en udbygning på MW indenfor de næste ti år, jf. Boks 1-1. Boks 1-1 Tre udvalgte mål for dansk vindkraft Et mål om at vindkraft skal udgøre 50 % af el-forbruget i 2025 kræver ifølge vores beregninger en forøgelse af vindkraftkapaciteten fra ca MW til ca MW (3.500 MW på land og MW på havet), (Ea Energianalyse 2007c). Regeringens energiudspil En visionær dansk energipolitik : Der opstilles et mål på 30 % vedvarende energi for hele energiforbruget i Væsentlige bidrag kunne komme fra en fordobling af vindmøllekapaciteten fra ca MW til ca MW (3.600 MW på land og MW på havet). Dette svarer således til knap 50 % af det danske el-forbrug i Socialdemokraternes energiplan Energi : udbygning af MW havvindmøller og MW vindmøller på land de næste ti år, dvs. indtil Målet er, at den samlede kapacitet i 2017 skal være ca MW (3.700 MW på land og MW på havet). Dette svarer til omkring 60 %. af elforbruget allerede i Vindmølleindustriens 50 pct. Vindkraft et paradigmeskifte i dansk energiforsyning : opstilling af vindmøller så den samlede kapacitet er ca MW i 2025 (3.500 MW på land og MW på havet). Dette er i samme størrelse som regerings energiudspil og svarer således ikke helt til 50 % af el-forbruget (kan skyldes forskellige forudsætninger om antallet af fuldlasttimer på henholdsvis land og hav). 15

21 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni Formål Formålet med dette projekt er, at undersøge de samfundsøkonomiske konsekvenser af udbygningen til 30, 40 og 50 % vindkraft. Analysen i denne rapport kan bedst betegnes som en samfundsøkonomisk omkostningsanalyse af at nå disse tre udbygningsmål for dansk vindkraft. Analysen er suppleret med et overslag over miljøfordelene ved vindkraftmålene samt skatteforvridningstabet ved det nødvendige støttesystem. Formålet med denne rapport er derfor at: Estimere de samfundsøkonomiske omkostninger ved udbygning af vindkraft for vindkraftsmål på henholdsvis 30, 40 og 50 % af el-forbruget. 1 Omkostningerne inkluderer omkostninger relateret til investeringsforløbet, el-infrastrukturomkostninger samt skatteforvridningstabet ved et evt. støttesystem. Give et overslag over miljøfordelene i de tre scenarier for udbygning med vindkraft Analysere og diskutere barrierer for vindkraftudbygningen samt generelt diskutere hvilke økonomiske styringsmidler, der giver den mest omkostningseffektive udbygning 1.2 Beregningsmetode i dette studie I dette afsnit beskrives, hvordan forskellen i den samfundsøkonomiske evaluering af aktørernes adfærd i el-sektoren estimeres. Dette svarer til punkt 1 i boks 4.1. Beregningsmetoden for punkt 2, 3 og 4 præsenteres i forbindelse med analysen i kapitel 5 og 7. I analysen af aktørernes adfærd evalueres forskellen mellem to overordnede forløb: 1. Referencescenariet: I perioden investerer aktørerne på det nordiske el-marked på markedsvilkår. Der er ikke støtte til nogen former for el-produktionsteknologi, heller ikke til vind Der køres tre forskellige scenariekørsler: 30, 40 og 50 % vindkraftscenarierne. I perioden investeres der i el-markedet på markedsvilkår, men med den restriktion, at el fra vindmøller i Danmark skal dække, hvad der svarer til henholdsvis 30, 40 og 50 % af det danske el-forbrug i De 30, 40 og 50 % er altså mål for el-produktion fra vindkraft i forhold til det danske el-forbrug i Ikke i forhold til det samlede danske energiforbrug. 2 Dog er biomasse afgiftsfritaget i varmesektoren (se afsnit 5.4) 16

22 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering Boks 1-2 Begrebsafklaring: kapacitet, forbrug og produktion Bruttoenergiforbrug og el-forbr forbrug El-forbruget udgør en del af bruttoenergiforbruget, som er det samlede energiforbrug i alle sektorer. Bruttoenergiforbruget udgør 850 PJ mens elforbruget svarer til 130 PJ. I Danmark dækker vedvarende energi i dag 130 PJ svarende til 15 % af bruttoenergiforbruget (Energistyrelsen 2006). El-kapacitet, el-produktion og el-fo forbrug Vindkraft kan opgøres som kapacitet (som måles i effektenheden Watt, W) eller som produktion (som måles i energienheden Wh eller J). Bemærk at en opgørelse af vindkraftkapaciteten i forhold til den samlede kraftkapacitet ofte resulterer i en højere vindandel end en opgørelse, hvor produktionen af el fra vindmøller sættes i forhold til den samlede produktion af el. Dette skyldes, at de danske kraftværker i gennemsnit kører med en effekt, der er tættere på deres samlede kapacitet, end især vindmøllerne på land gør (havvindmøller har flere fuldlasttimer end landvindmøller). I 2005 udgjorde den danske vindmøllekapacitet 23,5 % af den samlede danske kraftkapacitet, mens produktionsandelen kun var 19,2 %. Andelen af el-produktion fra vindmøller i forhold til el-forbruget var derimod kun 18,5 % i 2005 pga. nettoimport af el til Danmark i 2005 (Ea Energianalyse 2007a; Ea Energianalyse 2007c; Energistyrelsen 2006). Simuleringen af adfærd sker i el-markedsmodellen, Balmorel. Resultatet af referencekørslen viser, hvilket investeringsforløb, der er privatøkonomisk mest fordelagtigt. Efterfølgende evalueres vindkraftsscenarierne med udgangspunkt i forskellen i de samfundsøkonomiske omkostninger mellem referencescenariet og det enkelte vindkraftsscenarium. Heri er ikke inkluderet en række omkostninger til infrastruktur. Den store styrke ved at beregne forskellen i den samfundsøkonomiske omkostning mellem de to investeringsforløb i en markedsmodel er, at der tages højde for dynamikken i markedet, således at investeringsbeslutninger sker på baggrund af el-markedsprisen, mens el-markedspriserne også påvirker investeringsbeslutningerne. 17

23 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 Figur 1-1 Bruttoenergiforbrug, el-forbrug, vedvarende energi og vindkraftproduktion i 2005 og PJ Brutto energiforbrug 2005 E lforbrug 2005 Bruttoenergiforbrug 2025 E lforbrug 2025 Vindproduktion Vedvarende energiproduktion E nergi fra andre kilder Kilde: Baseret på (Energistyrelsen 2005b; Energistyrelsen 2006). 1.3 Afgrænsning og forudsætninger Vi analyserer de samfundsøkonomiske konsekvenser af udbygningen til 30, 40 og 50 % vindkraft ved at undersøge tre vindkraftscenarier, hvor udbygningen med vindkraft svarer til en produktion, der dækker henholdsvis 30, 40 og 50 % af det danske el-forbrug i Der beregnes følsomhedsanalyser på udviklingen i CO2-, brændsels- og vindmøllepriser. Derudover beregnes betydningen af en ændret diskonteringsrate. Det skal bemærkes, at rapportens konklusioner og anbefalinger bør ses i lyset af en række væsentlige begrænsninger. Disse knytter sig til en række afgræsninger og forudsætninger i beregningerne. Grundlæggende fokuserer rapporten på de samfundsøkonomiske omkostninger ved udbygningen af vindkraft. De samfundsøkonomiske fordele bliver dog diskuteret og de miljømæssige fordele søges direkte kvantificeret. Analysen er en bottom-up analyse. Derfor inkluderes de afledte makroøkonomiske effekter ikke direkte(fx gennem ændrede relative priser). Skatteforvridningstabet søges dog kvantificeret Konkrete forudsætninger i rapporten Investeringer i det nordiske el-marked sker på markedsvilkår, dog investeres der ikke endogent i vindkraft i lande udenfor Danmark. Generelt er 18

24 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering allerede vedtagne beslutninger eller politiske målsætninger indlagt eksogent i el-markedsmodellen. Dette gælder for afviklingen af atomkraft i Tyskland samt en betydelig udbygning med vindkraft i Norge, Sverige og Tyskland. Det antages i beregningerne, at den eksisterende kraftværkspark skrottes med 3 % om året (eksogent). De relative priser på el-produktion forudsættes kendt i hele perioden. Der regnes ikke med teknologispring. Investeringer i produktionsanlæg optimeres i modellen ud fra antagelserne om omkostningerne ved forskellige el-produktionsteknologier over tid og med en privat kalkulationsrente på 10 %. p.a. af investeringen. Tilskud til vindkraft er ikke inkluderet i modellen. Vindandelene på hhv. 30, 40 og 50 % opnås ved at indlægge disse som restriktioner i modellen. Det er eksogent modelleret at udbygningen af vindenergi sker gradvist til 32 % vindkraft i 2015 og 41 % vindkraft i 2020 inden de 50 % nås i Der er i modelleringen forudsat, at der i Danmark maksimalt kan investeres i MW vindkraft. Endvidere er det i modellen antaget, at der maksimalt kan bygges 500 MW ny vindkraft om året i Danmark. Kapacitet er begrænset således at der ikke kan være over MW installeret effekt i form af landvindmøller. Nordpool er et perfekt marked med fuldkommen konkurrence med mulighed for effektiv handel på tværs af grænserne. I beregningerne af infrastrukturomkostningerne antages det, at der kun anvendes jordkabler og ikke luftkabler. Jordkabler er dyrere men mere acceptable i forhold til folkelig opbakning til vindmøller og mindre risikable i storm og orkan. Samfundsøkonomisk diskonteringsrate på 3 %. Der beregnes følsomhedsanalyser for en diskonteringsrate på 6 %. CO2-kvoteprisen er konstant over perioden (150 kr/ton). Der beregnes følsomhedsanalyser på en CO2-kvotepris på hhv. 75 og 300 kr./ton 19

25 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni Konkrete afgrænsninger i rapporten Vi analyserer de samfundsøkonomiske konsekvenser af en vindudbygning. Vi sammenligner ikke vindkraft med andre typer af vedvarende energiformer med henblik på at finde den mest omkostningseffektive metode til at øge andelen af vedvarende energi. Dette er med andre ord ikke en omkostningseffektivitetsanalyse. Vi forventer ikke at finde det samfundsmæssige optimale energisystem. Vi vurderer kun de samfundsøkonomiske omkostninger forbundet med udbygningen af det energisystem, der udvikles, under forudsætning af at aktørerne opererer på markedsvilkår (i vindkraftscenariet dog med den begrænsning at opnå 50 % el-forbrug fra vindkraft). Vi vurderer ikke, hvorvidt det er hensigtsmæssigt at fastsætte bindende mål for vindkraft i Danmark og diskuterer derfor ikke hvilke omkostninger, der er forbundet med bindende mål i forhold til en mere fleksibel styring. Der analyseres ikke på hvilke virkemidler, der skal til for at opnå de fastsatte mål. I analysen ses der bort fra strategisk adfærd blandt aktørerne. Det ligger uden for rammerne af denne rapport at vurdere det mere konkrete skatteforvridningspotentiale af forskellige typer af beskatning. I analysen anvendes et generelt skatteforvridningstab på 20 % Fordele forbundet med vindkraftudbygningen udover miljøeffekterne kvantificeres ikke Balmorelmodellen Analysen i denne rapport bygger på en leverance fra Ea Energianalyse Vindkrafts Systemomkostninger (Ea Energianalyse 2007c), som er udarbejdet for IMV i perioden januar 2007-juni Analysen er udført med Balmorel-modellen, som er en partiel ligevægtsmodel, der beskriver et internationalt el- og kraftvarmesystem. I modellen antages velfungerende el- og varmemarkeder med fuldkommen konkurrence. Derfor antages følgende ligevægte at gælde: Marginal nytte svarer til marginale omkostninger i ethvert tidsafsnit og geografisk område. 20

26 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering Ligevægt i ethvert tidsafsnit mellem de geografiske områder. Ligevægt mellem de enkelte tidsafsnit indenfor året. Ligevægt mellem el- og varmesiderne. Ligevægt mellem kortsigtede og langsigtede marginale produktionsomkostninger. For at køre modellen er det nødvendigt at give modellen oplysninger om: El- og varmeprognoser. El- og varmeforbrugsprofiler. Tekniske og økonomiske karakteristika for produktionsanlæg. Afgifter og kvoter. Mulighed for transmission af el mellem regioner. Vindprofiler. Vandkrafttilstrømning. Geografisk specifikation, transmissionsforhold mv. Modellen tillader både endogene og eksogene investeringer. I simuleringen hvor det antages at hhv. 30, 40 og 50 % af el-forbruget skal dækkes af vind, lægges dette ind som en restriktion. Herpå optimerer modellen investeringsbeslutningerne under restriktionen på hhv. 30, 40 og 50 % vindkraft. En simulering resulterer i følgende: El- og varmeproduktion. El- og varmeforbrug. El-transmission. Energiforbrug. Emissioner. Investeringer. El-priser. 21

27 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 Varmepriser. Balmorel-modellens styrke er, at modellen beskriver et stort geografisk område med højt detaljeringsniveau. En svaghed er, at der i modellen ikke tages højde for usikkerhed, og markedsmagt heller ikke kan håndteres (Ea Energianalyse 2007c). 1.4 Rapportens opbygning Rapportens 9 kapitler inddeles i en introduktion, tre dele og en konklusion. Introduktion og formål I kapitel 1 (dette kapitel) introduceres problemstilling og formål. Del 1: Baggrund I kapitlerne 2 og 3 gennemgår vi baggrundsviden om den danske vindsektor. I kapitel 2 sammenlignes udviklingen i opsætningen af vindkraft i Danmark med den globale udvikling. Derudover sammenligner vi udviklingen i opsætningen af vindkraft i Danmark med udviklingen i en række andre lande. De udvalgte lande har betydeligt større vækstrater for vindmølleinvesteringerne og er derfor på vej til at indhente den danske udbygning. I kapitel 3 beskrives det danske energisystem og det nordiske el-marked, som Danmark indgår i. Del II: Samfundsøkonomisk analyse af vindkraftudbygning I kapitel 4 præsenterer vi den samfundsøkonomiske analysetilgang i rapporten. Vi sammenholder vores analysetilgang med, hvad en komplet samfundsøkonomiske analyse ville indeholde. Selve hovedanalysen af de samfundsøkonomiske omkostninger ved vindkraftudbygningen og resultaterne heraf findes i kapitel 5. Følsomhedsberegninger præsenteres i kapitel 6, mens miljøfordelene samt øvrige omkostninger og fordele opgøres i kapitel 7. Del III: Barrierer og virkemidler I kapitel 8 diskuteres barrierer og virkemidler for vindkraft. Herunder beskrives aktørerne i den danske vindkraftsektor, og vi analyserer hvilke aktører, der er vindere og tabere i den nuværende afregningsstruktur for dansk vindmøllekraft. Endvidere præsenteres resultaterne fra en analyse af barrierer for vindkraftudbygningen. Analysen er baseret på en interviewundersøgelse blandt en række nøgleaktører indenfor vindkraftsektoren. Vi har spurgt til årsagerne for, at udbygningen med vind i Danmark i realiteten er gået helt i stå siden Endelig har vi en generel anbefaling til hvilke økonomiske styringsmidler, der mest effektivt sikrer en udbygning af vindkraften. Konklusion Projektet afsluttes i kapitel 9 med en opsamling af hovedresultaterne fra analysen. 22

28 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering Del I: Baggrund I del I præsenterer vi rammerne for vindkraftudbygningen. Hvor meget vindkraft er der allerede og hvordan har udviklingen i vindkraftudbygningen været frem til i dag? Og hvordan ser udviklingen ud i andre lande? Desuden skitseres det danske el-system, hvori en evt udbygning af vindkraften vil finde sted. I del I præsenteres følgende kapitler: 2. Den historiske vindkraftudbygning globalt og i Danmark 3. Det danske og nordiske el-system 23

29 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni

30 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering 2. Den historiske vindkraftudbygning globalt og i Danmark I dette kapitel beskrives den historiske udvikling i installationen af vindkraft. Fokus vil være på den danske udvikling, men den globale udvikling og forløbet i de ti førende vindkraftnationer (målt på samlet kapacitet i det pågældende land) beskrives også. Danmark har stadig den højeste andel af vindenergi på trods af, at udbygningen i Danmark stort set er gået i stå fra og med 2004 og på trods af, at udbygningen har taget fart i mange andre lande. 2.1 Udviklingen i global kapacitet Opsætning af vindmøller i større skala tog for alvor fart i starten af 90 erne. I Figur 2.1 ses den samlede installerede kapacitet på verdensplan i perioden Det fremgår tydeligt af figuren, at installationen af vindkraft vokser meget hurtigt. Der er tale om en eksponentiel vækst med en fordobling hvert tredje år i perioden. I hele den tiårige periode er den samlede kapacitet forøget med en faktor 12, hvilket svarer til en gennemsnitlig årlig tilvækst på 28 %. I 2005 var den samlede globale vindkraftkapacitet på 59 GW, hvilket svarer til godt 1 % af den globale el-produktion (Global wind energy council & Greenpeace 2006). Figur 2.1: Den totale globale vindkraftkapacitet i perioden MW Kilde: Global wind energy council (2005). Note: I 2006 var den globale vindkraftkapacitet steget til 74 MW (Global wind energy council 2007). Langt størstedelen af den globale kapacitet er opsat som landvindmøller. Hele 99 % af kapaciteten er landbaseret, mens kun 1 % af kapaciteten stammer fra havvindmøller. Danmark er helt i front på havvindmøller med 420 MW installeret 25

31 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 kapacitet, hvilket svarer til omkring halvdelen af den globale havvindmøllekapacitet (Global wind energy council & Greenpeace 2006). Vil udbygningen fortsætte i samme tempo? Det Internationale Energiagenturs prognose siger, at væksten vil falde, således at den samlede kapacitet vil øges med en faktor 9 i den 26-årige periode fra Det vil sige, at der forventes en lavere vækst de næste ca år i forhold til væksten de foregående 10 år (International Energy Agency 2006b) Ikke overraskende giver Global Wind Energy Council (GWEC) et mere optimistisk bud på den fremtidige udvikling i den samlede globale vindmøllekapacitet. GWEC forventer, at kapaciteten øges med en faktor 17 fra 2005 til 2020 svarende til en årlig vækst på 21 % (Global wind energy council 2005). Dette er en anelse lavere end de 28 % om året som sås i perioden Det forventes endvidere, at havvindmølleudbygningen vil vokse væsentlig mere end udbygningen på land (Global wind energy council & Greenpeace 2006). 2.2 Udviklingen i de ti førende lande Danmark lå på en femteplads blandt verdens førende lande indenfor vindenergi, når man måler på et lands samlede kapacitet i Danmark havde i ,1 GW installeret kapacitet, mens Tyskland på førstepladsen havde 18 GW. De ti førende lande havde tilsammen 52 GW i 2005, hvilket svarede til 88 % af den samlede globale kapacitet (Global wind energy council 2005). Tabel 2.1 Udvikling i vindkraftkapacitet for de ti førende lande i perioden Land 2001 MW 2002 MW 2003 MW 2004 MW 2005 MW Vækst Årlig vækst Vindkraftens andel af total indenlandsk kapacitet (2004) 1. Tyskland ,8 % 20,9 % 14 % 2. Spanien ,3 % 31,9 % 12 % 3. USA ,0 % 21,8 % - 4. Indien ,7 % 31,8 % - 5. Danmark ,1 % 5,0 % 23 % 6. Italien ,7 % 26,5 % 1,4 % 7. UK ,2 % 30,6 % 0,42 % 8. Kina ,9 % 34,4 % - 9. Holland ,0 % 26,4 % 5,0 % 10. Japan ,2 % 42,1 % - Total top ,3 % 23,0 % - Kilder: Eurostat (2006), Global wind energy council (2005) Bemærk: I de tre scenarier for vindkraftudbygningen på henholdsvis 30, 40 og 50 %, der analyseres I denne rapport, opgøres produktionen som en andel af el-forbruget. I denne tabel opgøres vindkraftkapaciteten som en andel af den samlede nationale kraftkapacitet. 26

32 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering I perioden har den årlige vækst været omkring % i de fleste lande. I Kina og Japan har den årlige vækst endda været endnu højere. I samme periode havde Danmark en meget lav årlig vækst på kun 5 %. I perioden har lande som Kina, Indien og UK meget høje vækstrater på %. Man bør være forsigtig med at tolke for meget på procentvise stigninger, da udgangspunktet i absolutte størrelser for mange af landene er meget lavt. For eksempel havde UK i 2004 en samlet kapacitet på knap MW, hvilket betyder at udbygningen med en enkelt havvindmøllepark på 200 MW giver en tilvækst på 20 %. Af Tabel 2.1 fremgår endvidere, at Indien har overtaget Danmarks fjerdeplads i løbet af En lignende udvikling ses i Holland, der i 2005 ligger nummer 9 efter have ligget på en sjetteplads i Det faktum, at Danmark ryger ned af listen i Tabel 2.1 er ikke ufordelagtigt set i et større perspektiv. Danmark er et relativt lille land og har dermed en relativt lille kraftsektor (total kraftkapacitet). At Danmark overhales af andre lande er et udtryk for, at der sker en udbygning med vindkraft i store lande som USA, Kina og Indien. På trods af denne udvikling ligger Danmark stadigvæk nr. 1, når man ser på, hvor stor en andel vindkraftkapaciteten udgør af den samlede indenlandske kraftkapacitet. I Danmark udgjorde denne andel 23 % i 2005, hvilket er væsentligt højere end de andre lande. Tyskland og Spanien følger på en anden og tredjeplads med henholdsvis 14 og 12 % (Eurostat 2006). Dette er interessant, fordi spørgsmålet i denne rapport netop er, hvor meget dyrere vind bliver, når der skal indpasses stadig større andele vind. Der er ikke erfaringer uden for DK som studiet kan trække på fordi Danmark i forvejen har en førerposition. 2.3 Udviklingen i Danmark Langt størstedelen af Danmarks 3,1 GW vindmøllekapacitet er installeret i perioden I Figur 2.2 fremgår den årlige installation af vindkraft i Danmark i perioden Det fremgår af figuren, at den årlige vindkraftudbygning faldt eller nærmest stoppede fra 2004 og fremefter. Figuren viser også fordelingen mellem landbaserede møller og havvindmøller. I 2002 var 1/3 af den installerede kapacitet i form af havvindmøller og i 2003 stod havvindmøllerne næsten for hele den installerede kapacitet det år. Udviklingen i installeret kapacitet år for år hænger nøje sammen med støtteordningerne for vindmøller de enkelte år. Kort fortalt så faldt prisgarantien (feed-in tariffer) til vindmølleejerne fra 60 øre/kwh til 43 øre/kwh ved årsskiftet 1999 til 27

33 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni Ved årsskiftet fra 2002 til 2003 blev støtteordningen igen ændret, så vindmøllerne fik et pristillæg på 12 øre/kwh oveni markedsprisen. Hvis vi antager en markedspris på 23 øre/kwh, hvilket nogenlunde svarer til den gennemsnitlige elmarkedspris i perioden (Ea Energianalyse 2006), svarer den nye støtteordning til en afregningspris på omkring 35 øre/kwh for landvindmøller. Figur 2.2 Installeret ny vindenergikapacitet I Danmark ( ) MW installeret Havmøller Landmøller Kilder: Baseret på (Danmarks Vindmølleforening 2006; Energistyrelsen 2007) En analyse af barriererne og dermed årsagerne til, at den danske vindkraftudbygning er gået i stå, findes i kapitel 8 i denne rapport. Boks 2-1 Tre politiske mål for vindenergi (Danmarks Vindmølleforening 2002) Dansk energipolitik 1976: Det fastslås at vindkraft ikke vil kunne bidrage i væsentligt omfang til el-produktionen på denne side af Energi 2000 (fra 1990): 10 % af el-forbruget i 2000 skal dækkes af vindenergi (samlet kapacitet af vindenergi på MW). Den samlede kapacitet i 2000 var på omkring MW og dækkede ca. 14 % af el-forbruget. Energi 21 (fra 1996): Forudsætter at de 1500 MW er nået i Derudover MW vindmøller på havet inden I 2030 vil vindkraft dække 50 % af danskernes energiforbrug. Dette mål ligger tæt op ad de mål, der er meldt ud i de nuværende energiudspil, jf. Boks 1-1 i kapitel 1. Energistrategi 2025 (fra 2005): Ingen fastsatte mål idet udbygningen skal ske på markedsvilkår. Dog gives understøttelse til markedet så det er tilpasset vindkraftens behov i form af bedre transmissionsnet og planlægning af vindkraftområder. Kilde: (Energiministeriet 1990; Energistyrelsen 2005a; Energistyrelsen 2006; Handelsministeriet 1976; Miljø- og Energiministeriet 1996)

34 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering 2.4 Vurdering af den danske udvikling Fra massiv udbygning til ingen udbygning. Så kort kan udviklingen i dansk vindkraftudbygning karakteriseres. Om denne udvikling er god eller dårlig kan ikke siges entydigt. I et samfundsøkonomisk perspektiv kan man anskue spørgsmålet på i hvert fald tre måder: "effektivitet" (dvs. om man når målet), "efficiens" (omkostningseffektivitet) og "optimalitet". Effektivitet - dvs. om man når målet: I forhold til forhenværende politiske mål. Givet at Danmark har haft diverse mål om at nå forskellige niveauer af vindkraft, jf. Boks 2-1, må man konstatere, at støtteordningerne op gennem 90 erne til fulde har haft den ønskede effekt. Hvorvidt støtteordningerne har været for gavmilde (overnormal forrentning) og at man kunne have nået de samme mål med mindre generøse støtteordninger undersøges ikke i denne rapport. I forhold til fremadrettede mål virker det ikke effektivt, at udbygningen er stagneret, da målet fra Energi 21 (jf. Boks 2-1) ikke er nået. Udviklingen harmonerer heller ikke med udmeldingerne i Regeringens og Socialdemokraternes energiudspil (jf. Boks 1-1, kap. 1). Der er ikke mål for dansk vindkraft i Energistrategi Samfundsøkonomisk omkostningseffektivitets perspektiv (efficiens). Her i rapporten sammenlignes ikke flere alternativer til at nå samme mål. Dermed vurderes konsekvenserne af at nå et mål på en bestemt måde, jf. partiel cost benefit analyse ovenfor. Dog kan analysen i denne rapport (omkostningerne netto ved at nå 50 % vind) indgå som én byggeklods ift. at nå 30 % VE i Danmark, og dermed være et input til en omkostningseffektivitets-analyse. "Optimalitet", dvs. om målet er hensigtsmæssigt i et samfundsøkonomisk cost-benefit perspektiv. Her stilles der spørgsmål ved målet. Var det samfundsøkonomisk optimalt at have et mål på eksempelvis 1500 MW i år 2000 og hvad er det samfundsøkonomisk optimale mål i 2025? Denne rapport er en partiel cost benefit analyse, hvor ikke alle fordele og omkostninger er værdisat. 29

35 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni

36 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering 3. Det danske og nordiske el-system Udbygningen af den danske el-kapacitet med vindmøller skal ses i relation til det eksisterende el-system. I dette kapitel skitseres det danske el-system og Nordpool, som er det regionale og liberaliserede el-marked, Danmark indgår i. Til sidst præsenteres, hvordan el-markedet integreres i vores analyse. 3.1 Kapacitet, produktion og forbrug. Den totale el-kapacitet i Danmark er 13,3 GW. Den fordeler sig som følgende: 8 GW centrale værker, 1,5 GW decentrale værker og ca. 3 GW vind 3. Hidtil har den danske el-produktion stort set været baseret på kulkraft, men i takt med det øgede fokus på klimaproblemer, samt et stærkere ønske om selvforsyning, er variationen i brændselsvalget øget. Dette er illustreret i Figur 3.1, hvor det ses, at 75 % af el-produktionen var baseret på kulkraft i Mens det i 2005 kun var 43 % af el-produktionen, som baseredes på kulkraft - vindkraft udgjorde i øvrigt 18 %. Totalt set er vedvarende energi gået fra at dække 5,4 % af el-produktionen i 1995 til at dække 28 % i 2005, mens vind udgjorde 3,2 % Figur 3.1 Brændselsforbrug i dansk el-produktion, 1995 og Olie Naturgas Kul Affald, ikke bionedbrydeligt Solenergi Vindkraft Vandkraft Biomasse Biogas Overskudsvarme Kilde: (Danish Energy Authority et al. 2005) Mens det danske bruttoenergiforbrug har været relativt konstant de sidste 30 år (Danish Energy Authority et al. 2005), har el-forbruget været støt stigende (sefigur 3.2). El-forbruget er steget fra ca. 22 TWh i 1980 til ca. 33 TWh i Dette svarer til en stigning på 50 % over perioden og en årlig gennemsnitlig stigning på 1,6 %. 3 De resterende 0,8 GW udgøres af private el-producenter, sol- og vandkraft. 31

37 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 Figur 3.2 Udvikling i el-forbruget, TWh Kilde: (Danish Energy Authority 2005) Faktisk Fremskrivning I forbindelse med Energistyrelsens Energistrategi 2005 har Energistyrelsen fremskrevet det danske el-forbrug (Figur 3.2). Det forventes at det danske el-forbrug stiger til 37,5 TWh i Dette svarer til en gennemsnitlig årlig stigning på 0,7 %, altså under den halve vækstrate sammenlignet med de foregående 25 år. Beregningerne i Balmorel-modellen baseres også på denne udvikling i el-forbruget. 3.2 Det Nordiske marked, Nordpool Danmark er en del af et fælles Nordisk marked, Nordpool, som i dag består af elproducenter, distributører, transmissionsselskaber, industrielle, virksomheder, energiselskaber, el-handelsselskaber og store el-forbrugere fra Danmark, Norge, Sverige og Finland. Derudover sker der også en udveksling af strøm mellem Danmark og Tyskland. I Figur 3.3 ses et øjebliksbillede af el-udvekslingen mellem Danmark og vores nabolande. Det ses af figuren, at der i det pågældende øjeblik, er en meget stor handel med Tyskland - ca. en tredjedel af produktionen går til Tyskland. Derudover viser figuren, at mere end en tredjedel af produktionen er baseret på vindkraft på netop det tidspunkt. I Norden handles elektricitet altså på Nordpool. Nordpool består af tre markeder: - Day-ahead markedet: El-spot. På El-spot handles der kontrakter for fysisk el for den enkelte time i den efterfølgende 24-timers periode. - Balancemarkedet: El-bas. På El-bas handles der 24 timer i døgnet 7 dage om ugen op til én time før levering. - Regulerkraftmarkedet. På regulerkraftmarkedet kan der med meget kort varsel justeres på efterspørgselssiden for at sikre, at frekvensen opretholdes. 32

38 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering Figur 3.3 El-produktion, el-forbrug og udveksling af el mellem Danmark og nabolandene. Snapshot 19. marts 2007 kl Kilde: (Energinet.dk 2007) Prisen på El-spot fastsættes i henhold til udbud og efterspørgsel. Efterspørgslen er baseret på et erfaringsmæssigt grundlag. Producenterne byder ind, at de vil producere en given mængde elektricitet til en given pris. Vindkraftproducenterne og a- kraftværkerne byder ind med den laveste pris da de marginale produktionsomkostninger er nul eller tæt på nul. A-kraften producerer mere eller mindre svarende til sin kapacitet. Vindkraft kan ikke lagres, så produktionen vil afhænge af hvor meget det blæser. Da vandkraft i et vist omfang kan lagres, men samtidig har marginale produktionsomkostninger tæt på nul, er vandkraftsproducenterne de næste til at byde ind på markedet. I perioder med meget vindkraft vil elproduktionen fra vandkraft reduceres og gemmes til perioder med mindre vindkraft - således at en bedre pris opnås. Dernæst byder kraftvarmeværkerne ind og til sidst kondensanlæggene (sefigur 3.4). Hvis det blæser meget, vil vindkraftproducenterne øge udbudet, altså udbyde en større mængde elektricitet til den samme pris. Derved skubbes udbudskurven mod højre, og til en given efterspørgsel vil prisen falde. Hvis der er meget vind på tidspunkter, hvor efterspørgslen er lille, kan der opstå situationer, hvor prisen på elektricitet lokalt bliver lig nul. Da vindmølleejerne får tilskud til den elektricitet, de sælger (ca. 10 øre/kwh), er de villige til at producere og sælge el, også selvom prisen bliver nul eller negativ så længe de selv får et positivt resultat. 4 4 Andre faktorer, der påvirker el-prisen, er nedbørsforholdene i Norge og Sverige, hvor en ringe mængde nedbør fører til højere el-priser pga. et lavere udbud af vandkraft 33

39 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 Figur 3.4 Prisbestemmelse på el-markedet med mere eller mindre vind DKK/MWh Efterspørgsel Udbud Kondensanlæg kraftvarmeanlæg Vind-,a- og vandkraft MWh Kilde: Morthorst (2007). 3.3 Integration af el-system og el-marked i denne rapport Prisdannelsen på Nordpool sker altså ved, at el-producenterne byder ind med el til varierende priser. Den fremtidige el-pris er således påvirket af fremtidige priser på produktionsfaktorer som eksempelvis kul, gas og investeringsomkostningerne for etablering af en havvindmøllepark, tilsvarende gælder for CO2-kvoteprisen, som bliver en reel produktionsomkostning for fossile værker. På den anden side påvirker forventningerne til den fremtidige el-pris på Nordpool også hvor megen og hvilken type el-produktionskapacitet, der investeres i. Man har altså et komplekst samspil, hvor prisen påvirker investeringerne, og investeringerne påvirker priserne. Dette samspil modelleres af Balmorel, som simulerer el-producenternes investeringer og produktion og prisdannelsen på Nordpool. For en uddybende beskrivelse af Balmorel og forudsætningerne bag, henviser vi til afsnit og Ea Energianalyse (2007c). 34

40 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering Del II: Samfundsøkonomisk analyse af vindkraftudbygning I kapitel 4 præsenterer vi den samfundsøkonomiske analysetilgang i rapporten. Vi sammenholder vores analysetilgang med den komplette samfundsøkonomiske analyse. Selve hovedanalysen af de samfundsøkonomiske omkostninger ved vindkraftudbygningen og resultaterne heraf findes i kapitel 5. Følsomhedsberegninger præsenteres i kapitel 6, mens miljøfordelene samt øvrige omkostninger og fordele opgøres i kapitel 7. 35

41 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni

42 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering 4. Samfundsøkonomisk analyse i dette studie I forhold til den ideelle samfundsøkonomiske analyse, hvor der er fuld information omkring alle samfundsøkonomiske priser og effekter af et givent tiltag, er man ofte nødsaget til at foretage en række valg mht. forudsætninger og afgrænsninger af analysen. Som udgangspunkt kan man, som nævnt i kapitel 1, vælge at tage en bottom-up tilgang, hvor der startes nedefra med at regne på økonomisk lønsomhed på mikro-niveau, fx for helt specifikke teknologier. Denne tilgang har den grundlæggende begrænsning, at man ikke ser på afledte effekter på resten af økonomien. Til gengæld kan top-down tilgangen, hvor man netop starter med de overordnede effekter på økonomien, have den ulempe, at den foregår på et så aggregeret niveau og med så forsimplede antagelser på mikro-niveau, at de finere nuancer går tabt - jævnfør debatten i maj 2007 om Finansministeriets og Ingeniørforeningens (IDA s) beregninger af de samfundsøkonomiske omkostninger ved at nå et mål på 30 % vedvarende energi i Hvorfor endnu et studie om vindkraftens samfundsøkonomi? Der er allerede offentliggjort en række analyser om samfundsøkonomien i vindkraft i Danmark som fx (Det Økonomiske Råd 2002; Ea Energianalyse 2006; ECON Analyse 2005; Finansministeriet et al. 2003; Larsen & Munksgaard 1996). Disse studier refereres kort sidst i dette afsnit. Fælles for analyserne er, at de generelt ikke tager tilstrækkelig højde for, at Danmark er blevet en del af et liberaliseret nordisk el-marked. Desuden er studierne for generelle eller for afgrænsede i deres analyse til at kunne anvendes til en vurdering af en konkret politisk målsætning, som at nå 50 % vindkraft i Her vil vi fremhæve tre væsentlige grunde til, at der er behov for at analysere de samfundsøkonomiske fordele og omkostninger: 1. Der bør tages højde for, at indfasningen af vindkraft påvirker el-prisen og dermed investeringer i ny kapacitet på det nordiske el-marked, Nordpool. Det gælder især ved indfasningen af store mængder vind, som vi ser på i denne rapport. 2. Der bør tages højde for infrastrukturomkostningerne, som ikke er reflekteret i el-markedsprisen. Samfundet (via Energinet.dk) afholder udgifter til 5 Mikael Skou Andersen har udarbejdet Responsum angående samfundsøkonomiske analyser af vedvarende energi, som en kommentar på de samfundsøkonomiske beregninger foretaget af henholdsvis tre ministerier og Ingeniørforeningen, se EA221CC8/0/Responsum_Metal_IDA_Maj_2007.pdf 37

43 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 netudbygning, forøget transmissionskapacitet til vores nabolande og til balancering. Herunder bør der sondres mellem systemomkostninger nødvendiggjort af vindudbygningen og systemomkostninger, der ville være sket alligevel. 3. Der bør tages højde for omkostninger i form af skatteforvridningstab ved et evt. støttesystem. Vi tager højde for alle disse tre forhold i denne rapport. De tre forhold udgør tilsammen afgrænsningen af den samfundsøkonomiske analyse i rapporten. Når det er sagt, er det dog også væsentligt at understrege at denne rapport også har sine begrænsninger ikke mindst i sin behandling af de overordnede effekter af en vindkraftudbygning på den danske økonomi, da rapporten ikke søger at give et overblik over disse (se afgrænsning i afsnit 1.3) Fire tidligere studier om samfundsøkonomien i dansk vindkraft Her refereres kort de fire ovenfornævnte studier. I 2002 kom Det Økonomiske Råd frem til, at støtten (som rent faktisk blev givet) til danske vindmøller i 1990 erne ikke var lønsom ud fra et samfundsøkonomisk synspunkt (Det Økonomiske Råd 2002). Hvor DØRS undersøgelse var en evaluering af fortidens energipolitik er IMV s aktuelle analyse knyttet til de fremtidige scenarier for en massiv, dansk vindkraftudbygning. Ved at indregne omkostninger (skatteforvridningstabet) i forbindelse med støtten til vindmøller føjer IMV s analyse sig til den metode Det Økonomiske Råd har benyttet sig af. Sidstnævnte inkluderede dog ikke omkostninger til udbygning af infrastrukturen. Tidligere danske undersøgelser er kommet frem til andre resultater. AKF s undersøgelse fra 1996 nåede frem til det resultat, at en vindkraftudbygning vil være en god forretning for samfundet, når man tager hensyn til de miljøfordele vindmøller har - sammenlignet med store kraftværker, som bruger kul og naturgas (Larsen & Munksgaard 1996). AKF s undersøgelse så dog ikke på dynamiske effekter i elmarkedet. Infrastrukturomkostninger og skatteforvridningstabet var heller ikke inkluderet. Skatteforvridningstabet er heller ikke inkluderet i nyere undersøgelser lavet af ECON og Ea Energianalyse (Ea Energianalyse 2006; ECON Analyse 2005). Ved at anvende omkostningseffektivitet som målestok for den samfundsøkonomiske lønsomhed, kommer man i begge undersøgelser frem til resultater, der viser, at vindmøller er effektive til at producere el og effektive til at reducere den danske CO2-udledning. Begge analyser er bottom-up-analyser. I tabel 4.1 er IMV s analyse sammenlignet med de tidligere danske undersøgelser. 38

44 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering Tabel 4.1 Sammenligning af danske vindkraftundersøgelser Kriterium for rentabilitet Rentabilitet af vindkraft IMV 2007 DØR 2002 AKF 1996 ECON 2005 Ea 2006 Nutidsværdi Nutidsværdi Min. omk. CO2 omk. CO2 red. omk (+) (+) Metode Partiel CBA CBA CEA CEA CEA Enhed kr kr Kr/kWh Kr/ton CO2 Kr/kWh Systemomkostninger inkluderet Ja Nej Kun back up kapacitet Ja Ja Støtteomkostinger inkluderet Ja Ja Nej Nej Nej 4.2 Hvilke samfundsøkonomiske omkostninger undersøges i IMV s analyse? Analysen i denne rapport kombinerer i en vis forstand bottom-up og top-down tilgangen, hvor den konkrete adfærd af de forskellige el-produktionsaktører simuleres i det nordiske liberaliserede el-marked på baggrund af konkrete teknologier. De samfundsøkonomiske effekter af at tvinge vindkraft ind i systemet evalueres og suppleres med beregninger af el-infrastrukturomkostninger, som ikke afholdes af aktørerne i el-markedet. Derudover beregnes de samfundsøkonomiske omkostninger forbundet med det støttesystem, der skal sikre de bindende vindkraftmål. Endelig gives et overslag over de samfundsøkonomiske miljøfordele. Resultatet af analysen i denne rapport er således et estimat af samfundsøkonomiske omkostninger (med og uden sideeffekter i form af miljøfordele) ved at nå henholdsvis 30, 40 og 50 % af el-forbruget fra vindkraft. I boks 4.1 findes en beskrivelse af, hvilke elementer, som analysen indbefatter og de elementer, som analysen afgrænser sig fra. I analysen er det vigtigt at modelleringen af aktørernes adfærd er baseret på realistiske markedspriser. Omvendt er det også vigtigt, at den endelige samfundsøkonomiske evaluering sker ud fra velfærdsøkonomiske priser. Som nævnt i kapitel 1 foretages investeringsbeslutningerne på baggrund af en privatøkonomisk kalkulationsrente på 10 % mens nutidsværdien (NV) beregnes på baggrund af en samfundsøkonomisk kalkulationsrente på 3 %. 6 6 Det antages at man til tidspunktet n har en kapital på kn. Føres denne kapital tilbage til tidspunkt 0 med renten r, får man da nutidsværdien af kapitalen, k0. Formlen herfor er k0 = kn(1+r) -n 39

45 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 Boks 4-1 Samfundsøkonomisk analyse i denne rapport I denne boks er fem elementer i den samfundsøkonomiske analyse beskrevet i forhold til denne rapport. Analysen fokuserer på punkt 1-3, som tilsammen udgør en samfundsøkonomisk omkostningsanalyse. Resultatet af omkostningsanalysen suppleres med et overslag over miljøfordelen ved vindkraft (punkt 4). Øvrige fordele og omkostninger er skitseret i punkt 5 og er ikke kvantificeret i rapporten. 1: Den samfundsøkonomiske evaluering af den simulerede adfærd på det liberaliserede el-marked, Nordpool. Analysen vil evaluere investeringsforløbet, ved bl.a. at opgøre forskelle i investerings- og driftsomkostninger mellem hhv. referencescenariet og de forskellige vindmøllescenarier. 2: Forskel i el-infrastrukturomkostninger: Opstillingen af mere vind stiller høje krav til infrastrukturen. Dels skal hver vindmølle tilknyttes el-nettet, og dels skal transmissionskapaciteten udbygges, således at den optimale udnyttelse af vindkraften opnås. Disse vil blive beregnet i IMV s analyse. Få andre studier har denne betragtelige omkostning med i beregningen af samfundsøkonomien 3: Omkostninger forbundet med det støttesystem, der skal sikre, at målet for vindkraft i 2025 opnås (skatteforvridningstab). Vi giver et skøn over skatteforvridningstabet, som ofte udelades, men som kan udgøre en anseelig andel af de samlede omkostninger. 4: Forskel i miljøbelastning (fortrængning af NOx, SO2 og partikler): Et overslag på vindkraftens NOx og SO2-miljøfordele gives. CO2-kvoteprisen er tillagt produktionsomkostningen for de fossilt baserede el-producenter i simuleringen af aktørernes adfærd. Partikler er ikke inkluderet. 5: Øvrige fordele og omkostninger: Foregangsland, forsyningssikkerhed, lock-in effekter af ufleksibel infrastruktur, irreversible infrastrukturinvesteringer, støj, visuelle gener og effekter på biodiversitet samt dynamiske 2. ordens makroøkonomiske effekter på resten af økonomien (beskæftigelse, eksport, relative priser på især brændsel, know-how). Disse er ikke inkluderet i analysen, men vil kort blive diskuteret for at give et billede af, hvilke øvrige fordele og omkostninger der er. 4.3 Omkostninger relateret til investeringsforløbet I kapitel 5 præsenteres resultaterne fra den samfundsøkonomiske omkostningsanalyse. Første trin i denne analyse er, som illustreret i boks 4.1, en analyse der evaluerer det samfundsøkonomiske investeringsforløb. Dette vedrører forskelle for aktørerne mellem reference-scenariet og de tre vind-scenarier. Evalueringen af investeringsforløbet indeholder både etablerings- og driftsomkostninger, ændring i producentoverskud (primært indtjening på el-salg), ændring i forbrugeroverskud 40

46 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering (forbrugernes besparelse eller merpris på el og varme) samt flaskehalsindtjening. Disse delelementer uddybes herunder: Producentoverskuddet dækker differencen mellem produktionsindtægter og -udgifter Produktionsindtægter dækker indtægter fra salg af el og varme (forventes at være positive, da der grundlæggende forventes en øget investering i vindkapacitet for alle vindscenarier) Producentomkostninger dækker øgede investeringer og deraf følgende øgede faste og variable driftsomkostninger, dog reduceret pga. lavere brændselsomkostninger og deraf følgende sparede brændselsafgifter og CO2-kvoter Forbrugeroverskud dækker ændrede omkostninger for forbrugeren fx via priser på el og varme (forventes at være positivt pga. lavere el-priser som følge af en større el-produktion) Flaskehalsindtægter dækker en merindtægt til transmissionsselskaberne for de tilfælde, hvor prisen fx falder meget indenfor ét netområde, og netkablerne mellem dette område, og naboområdet ikke har den tilstrækkelige kapacitet til at lede den overskydende el til naboområdet; derved opstår der flaskehalse, som forårsager en prisdifference, der indgår som en negativ post i hhv. forbruger- og producentoverskud netto indgår denne post derfor ikke i den samfundsøkonomiske evaluering af investeringsforløbet. Skatter og afgifter indgår som hhv. en besparelse for producenterne og et provenutab for den offentlige sektor. Dette vedrører altså transfereringer mellem stat og aktører, hvorfor denne post ikke indgår i den samlede samfundsøkonomiske evaluering af investeringsforløbet 7. 7 I modsætning til omkostninger forbundet med støtteniveauet, som antages at have skatteforvridningseffekter, (jf. punkt 3 i boks 4.1) antages der her ikke at være skatteforvridningseffekter i forbindelse med investeringsforløbet. Dette er forsimplende, men marginalt i forhold til størrelsesordenen af afgiftskonsekvenserne for investeringsforløbet. 41

47 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni

48 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering 5. Samfundsøkonomisk omkostningsanalyse I dette kapitel præsenteres tre sæt resultater, som tilsammen udgør en væsentlig del af de samfundsøkonomiske meromkostninger ved en udbygning af dansk vindkraft på hhv. 30, 40 og 50 % af det danske el-forbrug. Meromkostningerne skal ses i forhold til en udvikling af vindkraften på markedsvilkår (referencescenariet). Beregningerne i dette kapitel er baseret på en baggrundsrapport udarbejdet for IMV af Ea Energianalyse (Ea Energianalyse 2007c). De tre resultatsæt præsenteres nedenfor: 5.1 Resultater af centrale beregninger 1. Forskellen mellem referencescenariet og 50 % scenariet (central beregning) mht. bl.a. de samfundsøkonomiske etablerings-, drifts- og vedligeholdsomkostninger (se boks 5.1) beregnes. Derudover præsenteres lignende og supplerende beregninger for hhv. et 30 og 40 % vindkraftmål. 2. De samfundsøkonomiske meromkostninger ved udbygningen af elinfrastrukturen til at integrere henholdsvis 30, 40 og 50 % vindkraft i elsystemet. 3. Skatteforvridningstabet ved støttesystemet, som er en forudsætning for, at vindkraftmålet nås. Bemærk, at øvrige samfundsøkonomiske fordele (eksempelvis miljøfordele) og omkostninger (eksempelvis visuelle eksternaliteter og dynamiske effekter på øvrige sektorer i dansk økonomi) ikke er inkluderet i beregningen i dette kapitel. I kapitel 7 giver vi et overslag over miljøfordelene og diskuterer de øvrige elementer relateret til den samfundsøkonomiske analyse. Beregningerne for punkt 1 til 3 ovenfor viser for henholdsvis 30, 40 og 50 % vindkraft, at de samfundsøkonomiske omkostninger kan forventes at være i størrelsesorden som præsenteret i Tabel 5.1. Tabel 5.1 Samfundsøkonomiske omkostninger ved udbygning af vindkraft til henholdsvis 30, 40 og 50 % af el-forbruget Mia. kr. (nutidsværdi, priser) Samfundsøkonomisk evaluering af investeringsforløbet Yderligere El-infrastruktur Omkostninger til støttesystem (skatteforvridning) Totale omkostninger 30 % -2,4 1,3 1,4 0,3 40 % -2,5 2,2 2,2 1,9 50 % -1,9 3,5 4,3 5,9 Beregningsforudsætninger: 3 % diskontering, CO2-kvotepris på 150 kr./ ton, oliepris på 50 US$/tønde, privatøkonomisk kalkulationsrente på 10 % og vindmøllepriser falder over tid. Bemærk: Den samfundsøkonomiske evaluering af investeringsforløbet har negativt fortegn, dvs. at der er tale om en samfundsøkonomisk fordel isoleret betragtet. Kilde: Ea Energianalyse (2007c) samt egne beregninger 43

49 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 Den samfundsøkonomiske evaluering af investeringsforløbet er præsenteret i mere detaljeret form i tabel 5.2 Tabel 5.2. Samfundsøkonomisk evaluering af investeringsforløbet* Mia. kr. (nutidsværdi, priser) 30 % 40 % 50 % Producentoverskud 0,6-0,5-2,6 - heraf produktionsindtægter 9,0 11,1 13,0 - heraf produktionsomkostninger -8,4-11,6-15,6 Forbrugeroverskud 1,6 2,7 4,0 Flaskehalsindtægter 0,2 0,5 1,0 Statslige afgiftsindtægter -0,03-0,2-0,5 Sparede samfundsøkonomiske s omkostninger r relateret til investeringss- forløbet (ekskl. skatter og afgifter) 2, *heri er ikke indregnet infrastrukturomkostninger og skatteforvridning (se afsnit 4.3) Beregningsforudsætninger: 3 % diskontering, CO2-kvotepris på 150 kr./ ton, oliepris på 50 US$/tønde, privatøkonomisk kalkulationsrente på 10 % og at vindmøllepriser falder over tid. Kilde: Ea Energianalyse (2007c) Resultaterne i tabel 5.1 og 5.2 diskuteres i afsnit 5.1 nedenfor. Herefter præsenteres og diskuteres en række øvrige hovedresultater (CO2-reduktion, el-pris og effekter i resten af Nordpool-området) i afsnit 5.2. Først præsenteres imidlertid resultatet af modelleringen for investeringerne i el-produktionskapacitet i referencescenariet og 50 % scenariet. Figur 5.1: Investeringer i el-produktionskapacitet (akkumuleret) i referencescenariet og 50 % scenariet i perioderne , og i Danmark. Kilde: (Ea Energianalyse 2007c) I figur 5.1 fremgår det, at der ifølge beregningerne ikke investeres i vindkraft på markedsvilkår i hele perioden - hverken landbaseret eller havbaseret. 44

50 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering I begge scenarier bliver resultatet, at der investeres i biomassefyrede kraftvarmeværker. I 50 % scenariet udbygges der yderligere først med land- og derefter med havvindmøller. Fra 2011 og frem til 2025 giver dette ca MW i referencescenariet og 890 MW i 50 % vindkraftscenariet, hvilket svarer ca. til 2 nye Avedøre II blokke. I 50 % scenariet bliver der for at opfylde det antagede delmål på 32 % 8 i 2015 udbygget med MW vindkraft på land. I udbygges der endvidere med MW landvindmøller, hvorved der så er fuld udbygning af landvind i forhold til de forudsatte pladsmæssige begrænsninger. Der suppleres med 591 MW havvindmøller også i for dermed at opnå et antaget delmål på 41 %. Endelig bliver resultatet, at der i investeres i endnu MW på havet. Det bemærkes, at vindkraftudbygningen på havet - ifølge modellen - først finder sted i Vestdanmark op til den grænse på MW, som er sat af den modellerede udbygning med el-infrastruktur og derefter i Østdanmark. I forhold til mankoen mellem de nuværende 15 % vedvarende energi og målet om 30 % i 2025 (begge i forhold til bruttoenergiforbruget) betyder udbygningen med vind til 50 % isoleret set en forøgelse af den vedvarende energis andel fra 15 % i 2005 til 19 % i 2025 (se figur 1.1 i kapitel 1). I det følgende vil vi nuancere ovenstående centrale resultater og diskutere hvordan de kan fortolkes. I kapitel 6 vil vi derudover nærmere analysere hvor følsomme beregningerne er overfor alternative forudsætninger, og diskutere implikationerne for hvilke politik-anbefalinger man deraf kan aflede. 5.2 Diskussion: Omkostningerne stiger med øget udbygning Udbygningen op til 30 % af det danske el-forbrug fra vindkraft i 2025 (fra et forventet udgangsniveau i 2010 på omkring 24 %) er forbundet med en samfundsøkonomisk omkostning på 0,3 mia. kr. (nutidsværdi, 2006 priser) - hvis miljøfordelene ikke inkluderes. Billedet er det samme ved en 40 og 50 % udbygning. En udbygning på henholdsvis 40 og 50 % af det danske el-forbrug fra vindkraft er ifølge resultatet af analysen forbundet med samfundsøkonomiske omkostninger på 1,9 og 5,9 mia. kr. Dvs. at de marginale samfundsøkonomiske omkostninger også stiger. 8 Dette delmål er en teknisk restriktion, der er indsat i modelleringen med henblik på at opnå en gradvis opfyldelse af de endelige mål. Generelt kan sådanne delmål forventes at betyde forhøjede samlede omkostninger i forhold til en situation uden en restriktion. Bindende delmål kan dog også give teknologilæring på markedet (læreeffekter), som markedet ellers ikke ville sikre, da aktørerne har en kortere tidshorisont end samfundet har. 45

51 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 Det er ikke overraskende, at de samfundsøkonomiske omkostninger stiger med en øget vindkraftudbygning. De samfundsøkonomiske omkostninger for alle tre vindkraftmål er drevet af behovet for at udbygge infrastrukturen og nødvendigheden af et støttesystem, der sikrer at markedsaktørerne investerer. Hvis man alene ser på første søjle i tabel 5.1 dvs. centrale samfundsøkonomiske omkostninger korrigeret for salg af el til udlandet og sparede indkøb af CO2-kvoter (som beskrevet i boks 5.1) er dette ifølge beregningerne isoleret set (når man ser bort fra fx infrastruktur-omkostninger) en samfundsøkonomisk fordel ved en kalkulationsrente på 3 pct. De tre omkostningselementer diskuteres hver for sig i de følgende afsnit Samfundsøkonomisk evaluering af det private investeringsforløb Selve investeringsforløbet for både 30, 40 og 50 % scenarierne forventes at være samfundsøkonomisk fordelagtige i forhold til det markedsbaserede referencescenarium, når der regnes med en kalkulationsrente på 3 % (og man ser bort fra infrastruktur mv.). For 50 % scenariet er denne fordel på 1,9 mia. kr. (NV), men den er højere for både 30 og 40 % scenarierne med en nutidsværdi på henholdsvis 2,4 og 2,5 mia. kr. Disse fordele vejer dog mindre end de samlede omkostninger ved infrastrukturudbygningen og skatteforvridningstabet ved et støttesystem. Det kan umiddelbart virke ulogisk, at konsekvensen af at pålægge markedsmodellen en restriktion om en vindandel på henholdsvis 30, 40 og 50 % af el-forbruget, bliver en samfundsøkonomisk gevinst - hvad angår selve investeringsforløbet. Da man som udgangspunkt kunne forvente at begrænsninger i handlefriheden vil påføre aktørerne yderligere omkostninger. Forklaringen skal findes i forskellen på, hvad der er privatøkonomisk optimalt, og hvad der er samfundsøkonomisk optimalt. Modelleringen af aktørernes adfærd er baseret på en privatøkonomisk kalkulationsrate på 10 %, og resultatet heraf kan ikke forventes at være det samme, som det samfundsøkonomisk optimale investeringsforløb (ved en samfundsøkonomisk kalkulationsrente på 3 %). Helt konkret forventes markedsaktørerne - ifølge modellen - ikke at opstille vindmøller i det 20-årige investeringsforløb (jf. referencescenariet). Det betyder altså, at der er behov for virkemidler (fx støtte), som kan tilskynde aktørerne til at investere i det ønskede omfang, så vindkraften i 2025 udgør 30, 40 eller 50 % af el-forbruget. De samfundsøkonomiske konsekvenser af at give støtte til vindkraftudbygningen vil blive diskuteret i afsnit herunder. Evalueringen af investeringsforløbet i referencescenariet kan tolkes som en indikation af, at et investeringsforløb, der følger af de private aktøres investeringer på det danske energimarked - uden indgreb fra staten, kan være mindre samfundsmæssigt ønskværdigt end et forløb, hvor man sikrer, at 50 % af el-forbruget dækkes af vindenergi. Her er det dog vigtigt at erindre, at referencescenariet ikke er en 46

52 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering direkte kopi af de nuværende forhold, hvor vindenergi allerede får tilskud. Desuden er alle omkostningselementer og fordele ikke inkluderet Infrastrukturomkostninger Infrastrukturomkostningerne relaterer sig navnlig til landføring af strømmen fra havvindmølleparker samt netforstærkning (se evt. en nærmere beskrivelse heraf i Ea Energianalyse (2007c). Det antages, at der ikke bliver behov for at forstærke det overordnede net af hensyn til opsætning af møller på land. Infrastrukturomkostningerne opgøres særskilt og er således ikke en del af producenternes modellerede investeringsbeslutninger. Dette stemmer overens med den virkelige verden, hvor udgifter til nettet ikke er reflekteret i priserne på Nordpool og i afregningspriserne til vindmølleejerne. De indgår imidlertid i de samlede elpriser, som el-forbrugere i Danmark skal betale via public service obligations (PSO). Selve omkostningen til etablering, drift og vedligeholdelse af vindmøllerne pålægges producenterne og er ikke med i beregningen af infrastrukturomkostningerne. Omkostningerne er opgjort som den nødvendige merinvestering i el-systemet ved realisering af de tre vindmølle-mål på henholdsvis 30, 40 og 50 % i forhold til en referencesituation, hvor der slet ikke finder en udbygning sted. Behovet for at udbygge infrastrukturen varierer på tværs af de tre vindkraftsmål, hvor de samlede investeringer i infrastrukturen er beregnet til henholdsvis 2, 5 og 8 mia. kr. (2006 priser). I tabel 5.1 ovenfor er omkostningerne tilbagediskonteret med 3 % og angivet som nutidsværdier. For en grundigere gennemgang af forudsætningerne bag beregningerne af infrastruktur-omkostningerne henvises Ea Energianalyse (2007c). Her findes også en begrundelse for, at estimaterne for infrastrukturomkostningerne anvendt i denne analyse bør ses som et centralt estimat Støttebehov og skatteforvridningstab Som nævnt kan der ifølge beregningerne ikke forventes vindkraftinvesteringer i Danmark uden tilskud, hvis investorerne anvender en kalkulationsrente på 10 % over 20 år, dvs. med et årligt afkastkrav på 12 % Derfor er det relevant at udregne et nødvendigt støttebehov for at opnå de analyserede mål. Vi udregner dette behov via estimeringen af det marginale støttebehov på forskellige tidspunkter. Det marginale tilskudsbehov skal principielt tolkes som den støtte, den sidste vindmølle skal have for at blive sat op på det pågældende tidspunkt. Det betyder, at en lavere støtte sandsynligvis også vil føre til opsætning af en vis mængde vindmøller, da alle placeringer i princippet er bedre (økonomisk 47

53 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 set) end den placering, hvor den sidste mølle bliver sat op (dette gælder især for vindmøller på land). Det marginale støttebehov i 30, 40 og 50 % scenarierne er illustreret i Figur 5.2 nedenfor. I figuren ses det, at det marginale nødvendige tilskud til vind (som modelteknisk er skyggeprisen på vindbegrænsningen) ligger mellem 6 og 18 øre/kwh (2006-priser) for alle tre vindscenarier over hele perioden indtil Dette afspejler i hovedtræk tilskudsbehovet for landvindmøller i 2015, og for havvindmøller i 2020 (gode placeringer i Vest-Danmark) og 2025 (mindre gode placeringer i Øst-Danmark). Det forklarer samtidig, hvorfor tilskudsbehovet vokser over tid i 50 % scenariet, hvis målet skal nås, selvom der er taget højde for læreeffekter på vindmøller i modellen. Figur 5.2: Det nødvendige marginale tilskud til vindkraft for at opnå en given målsætning Figurforklaring: Punkterne i figuren viser det tilskud der ifølge beregningerne skal til for at tilskynde til opførelse af den marginale vindmølle i 2015, 2020 og Linierne imellem punkterne repræsenterer ikke nødvendigvis det reelle nødvendige marginale tilskud herimellem. Kilde: Ea Energianalyse (2007c) Den nuværende støtteordning på 12,3 øre/kwh (10 øre + 2,3 øre i balanceomkostninger) vil ifølge disse beregninger føre til både 30 og 40 % vindkraft i el-systemet i 2025 (hvis støtten måles i 2006-priser). Derfor kan man principielt set forvente, at både en 30 og 40 % udbygning vil ske af sig selv. At der ikke sker en udbygning af vindkraften på nuværende tidspunkt, kan til dels skyldes, at modellens investeringsomkostninger for vind er betydeligt lavere i 2015, end de er i dag. Men det kan 48

54 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering også tyde på, at der er andre problemer såsom administrative og planlægningsmæssige barrierer i Danmark dette gennemgås yderligere i Del III. Da punkterne for år 2015, 2020 og 2025 i figur 5.2 repræsenterer støttebehovet ved forskellige vindmølleteknologier og -placeringer, vil det være mere realistisk at forestille sig spring i støttebehovet, end at der interpoleres lineært mellem punkterne i figuren. Det antages, at de relevante spring finder sted i år 2017 og I beregningerne af støttebehovet og skatteforvridningstabet antages det endvidere, at støtteniveauet for en given vindmølle gives i hele dens levetid (20 år) på det oprindelige niveau i opsætningsåret, og at fremtidige stigninger i støtteniveauet derfor kun vedrører vindmøller opført derefter. I realiteten svarer dette til at målrette støtteniveauet til de relevante teknologier på investeringstidspunktet. Det forudsættes således, at fx alle landvindmøller får det samme tilskud, fastsat efter det nødvendige tilskudsbehov for den landvindmølle med det højeste marginale støttebehov. Ideelt set må det være muligt at skrue et system sammen med lavere støttebehov, f.eks. ved at differentiere mellem gode og dårlige placeringer. På den anden side er det i praksis umuligt at ramme det marginale tilskudsbehov for den enkelte mølle, da det vil kræve fuld information om placeringer og investorer. Det nødvendige støttebehov i perioden er beregnet ved at multiplicere den årlige vindmølleproduktion fra møller opsat fra 2010 og fremefter med det årlige marginale tilskudsbehov i hvert år - det gælder selvfølgelig både den ekstra kapacitet og kapacitet, der erstatter udtjente møller. Det samlede støttebehov er beregnet til følgende nutidsværdier: 9,0 mia. kr. for 30 % scenariet, 11,2 mia. kr. for 40 % og 21,6 mia. kr. for en vindkraftudbygning til 50 % af el-forbruget. Støttebehovet er en transferering og bør ikke i sig selv indgå i en samfundsøkonomisk analyse. Uafhængigt af antagelserne omkring de fordelingsmæssige konsekvenser af et subsidie, må man dog forvente negative makroøkonomiske effekter i form af et skatteforvridningstab. Dette dækker over forventningen om, at der altid vil være en samfundsmæssig omkostning i form af et skatteforvridningstab i forbindelse med den nødvendige skatteopkrævning til subsidiet. Skatteforvridningstabet antages typisk med baggrund i Finansministeriets retningslinier for samfundsøkonomisk analyse (Finansministeriet 1999) at være på gennemsnitligt 20%. Tallet på 20% må anses som en forsimplet antagelse, da alle skatter ikke kan forventes at have samme forvridende effekt. En finansiering over indkomstskatten kan være stærkere forvridende end finansiering over el-prisen, men dette afhænger ligesom det gælder for de fordelingsmæssige konsekvenser af beskatning af den konkrete udformning af skatterne. Energiskatter (også i form af PSO- 49

55 Institut for Miljøvurdering Vindkraftens pris juni 2007 afgifter) er dog klart blandt de mere degressive skatter dvs. at de vender den tunge ende nedad rent fordelingsmæssigt (Larsen & Pedersen 2005). Det ligger uden for rammerne af denne rapport at vurdere skatteforvridningspotentialet af forskellige typer af beskatning. En sådan analyse vil kræve en makroøkonomisk model, der tager højde for de afledte effekter i økonomien. For at få et estimat for det samlede skatteforvridningstab multipliceres det årlige støttebehov over perioden således med 20%. 9 Dermed fremkommer resultaterne i fjerde søjle i Tabel 5.1 I et EU-projekt af Haas et al (2007) har man for en række EU-lande undersøgt sammenhængen mellem mængden af installeret kapacitet af vedvarende energi og omkostningerne ved to styringsmidler til fremme af el-produktion fra vindmøller - nemlig omsættelige grønne certifikater og prisgaranti eller prisstøtte til vindmølleejeren. Haas studie (2007) peger i retning af, at prisgaranti potentielt sikrer den mest omkostningseffektive støtte til vedvarende energi. Studiet inkluderer ikke Danmark, hvor prisstøtte har været det primære styringsmiddel. Der er således behov for at evaluere både prisgaranti og grønne certifikater i en konkret dansk støtteordningskontekst. Andre styringsmidler, som bør evalueres, er investeringstilskud, differentierede støttesystemer, specielle skatteregler og licitation. I kapitel 8 findes en generel gennemgang af forskellige virkemiddeltyper. 5.3 Diskussion: Effekter på CO 2-udledning og el-prisen I dette afsnit fremhæves to interessante resultater af analysen CO 2-udledningen sker udenfor Danmarks grænser Ifølge beregningerne falder udslippet af CO2 fra el- og fjernvarmesektoren i Danmark væsentligt i perioden frem til 2025 i samtlige scenarier ikke bare i 30, 40 og 50 % scenarierne, men også i referencescenariet, hvor der ikke investeres i vindkraft i hele perioden frem til 2025 (jf. figur 5.1 nedenfor). Årsagen er dels, at Danmark går fra at være netto-importør af el til at være eksportør af el. Desuden er der som nævnt i afgrænsningen en antagelse i beregningerne om, at den eksisterende kraftværkspark skrottes med 3 % om året (eksogent) og delvist erstattes i forbindelse med opførelsen af centrale biomasseværker. Dette gælder i alle fire scenarier. I figur 5.3 fremgår CO2-udslippet i el- og fjernvarmesektoren i henholdsvis reference- og 50 % scenariet i perioden 2010 til Heri indregnes også det forventede fremtidige støttebehov til vindmøller med forventet levetid længere end

56 juni 2007 Vindkraftens pris Institut for Miljøvurdering Figur 5.3: Figuren viser den løbende indvirkning på CO2-udslippet fra el og fjernvarmeproduktionen i Danmark i henholdsvis reference og 50 % scenariet. Note: Året 2010 er forudsætningsmæssigt identiske i de to scenarier, og har dermed også samme resulterende CO2-udslip. Herefter falder udslippet i begge scenarier i kraft af at der i begge kommer øgede mængder CO2-fri produktionskapacitet ind i systemet. Udslippet falder mest i 50 % scenariet. Kilde: Ea Energianalyse (2007c) Det fremgår af figuren, at den væsentligt større mængde vindkraft i systemet i 50 % vindkraftscenariet betyder, at der i Danmark i 2025 udledes 1,4 million tons mindre CO2 end i referencescenariet. I referencescenariet reduceres emissionen i el- og fjernvarmesektoren til 57 % af 2010 emissionen, mens den i vindkraftscenariet reduceres til 55 %. Effekten af vindkraftudbygningen selv til 50 % er begrænset, da Danmarks el-eksport ifølge beregningerne stiger som følge af vindkraftmålsætningen. Således bliver en del af CO2-reduktionen som følge af den danske vindsatsning realiseret i vores nabolande via tilpasning af el-produktionen der. Denne effekt betyder, at CO2-reduktionen i hele Nordpool-området alt andet lige bliver på ca. 7 mio. tons per år i 2025, mens den til sammenligning i Danmark bliver ca. 1,4 mio. ton per år. Som beskrevet i boks 5.1 skal dette imidlertid ikke betragtes som en nettoeffekt på CO2-reduktionen, men det er dog relevant i forbindelse med opgørelser af de enkelte landes opfyldelse af deres CO2-reduktionsforpligtelser. Resultatet af beregningerne bliver altså, at Danmark så at sige eksporterer ca. 80 % af sin CO2-gevinst ved vindkraftudbygningen. Årsagen er, at Danmark befinder sig i et integreret el-marked, hvormed effekterne på el-prisen af yderligere vindkraft i princippet påvirker alle aktører på markedet og ikke kun danske aktører. Dermed sker kun en mindre del af tilpasningen (fortrængningen) i øvrig elkapacitet og el-produktion i Danmark. 51